Основные модификации растворобетонных узлов блочно-модульной компановки Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 624.05 С.Н. Леонович, д.т.н, профессор, БНТУ, зав. кафедрой

ТСП, e-mail: sleonovich@mail.ru

А.И. Ольгомец, аспирант, БНТУ, e-mail: olgomets@alexandr.by

В.Ю. Гуринович, младший преподаватель, БНТУ, зав. лабораторией

НИЛ ПГС, e-mail: gurinovich28@rambler.ru

С.Л. Карпович, соискатель, ООО «Випротех», директор,

e-mail: viprotex@mail.ru

ОСНОВНЫЕ МОДИФИКАЦИИ РАСТВОРОБЕТОННЫХ УЗЛОВ БЛОЧНО-МОДУЛЬНОЙ КОМПАНОВКИ

В статье рассмотрена новая разработка БНТУ: растворобетонные комплексы блочно-модульной конструкции. Блочно-модульный принцип состоит в том, чтобы разбить всю технологическую цепочку по производству бетонных и растворных смесей на отдельные участки (модули), каждый из которых выполняет отдельные функции и может использоваться отдельно, независимо от других. Далее набирают комплект, таких модулей для обеспечения производства бетонов и растворов. Представлены конструкции основных модулей технологической цепочки по приготовлению бетонных смесей: бетоносмесительный модуль, модуль хранения и подачи инертных, модуль хранения и подачи цемента, а также ряд дополнительных вспомогательных модулей: модуль подачи бетона, модуль приготовления химических добавок, модуль операторской и подготовки и подачи воздуха. Приведены две основные модификации растворобетонных узлов, разработанных по блочно-модульному принципу с использованием основных модулей. Одна является стационарным вариантом растворобе-тонного комплекса, обладающего высокой производительностью, значительными запасами инертных материалов и цемента, возможностью работы в зимний период за счет утепления и системы подогрева воды и инертных материалов. Вторая является перебазируемым вариантом позволяющим перевозить установку с места на место, за счет сокращения времени монтажа и демонтажа, и наладить производство бетонных смесей в непосредственной близости с объектом строительства. Это позволяет сократить расходы на транспортировку бетона к месту укладки, а так же снизить вероятность ухудшения потребительских свойств бетонной смеси, что в свою очередь снижает окончательную стоимость объекта строительства и повышает качество строительства.

Ключевые слова: бетон, бетоносмесительный модуль, бетоносмесительная установка, растворобетонный узел, склад цемента, силос.

The article describes a new development BNTU: concrete complexes modular design. Block-modular approach is to split the entire process chain for the production of concrete and

mortar mixes into separate sections (modules), each of which performs a specific function and can be used separately, independently of the others. Next set of gaining such modules to ensure the production of concretes and mortars. A design of the main modules of the technological chain in preparation of concrete mixes, concrete mixing module, storage and supply of inert module storage and supply of cement, as well as a number of additional auxiliary modules: concrete supply module cooking chemical additives, operator module and the preparation and filing of air. Are two major modifications concrete nodes developed on a block-modular using basic modules. One option is a stationary concrete complex, high performance, large reserves of aggregates and cement, the ability to work in the winter due to insulation and heating system water and inert materials. The second option is mobil enable transport unit from place to place, by reducing the time of installation and removal, and establish production of concrete mixtures in the vicinity of the object construction. This reduces the cost of transportation to the site of concrete placement, as well as to reduce the probability of deterioration of consumer properties of the concrete mix, which in turn reduces the final cost of the object of construction and improves quality of the construction.

Keywords: concrete, concrete module, concrete mixing plant, concrete node, cement storage, silage.

Введение. В зависимости от требований заказчика блочно-модуль-ная схема позволяет скомпоновать растворобетонные комплексы (РБК) любой конфигурации, значительно сократить расходы на транспортирование и монтаж. Сборка готовых модулей с максимальным насыщением оборудованием в условиях производства позволяет повысить качество монтажа и надёжную работу оборудования, облегчает сборку и транспортировку готовых модулей.

Блочно-модульный принцип. Блочно-модульная система инвентарных бетонных заводов обеспечивает быстроту монтажных и пуско-наладочных работ, резко сокращая сроки ввода. Исходя из этого, исходная тенденция проектирования состоит в распространении блочно-

модульного принципа не только на бетонный завод, но и на все бетонное хозяйство, включая компрессорную, механические мастерские, конструкции подштабельных галерей. Каждый блок (модуль) проектируется в размер морского контейнера, что способствует его легкой перевозке любым видом транспорта. Доставка модулей к месту монтажа осуществляется с помощью самых распространенных полуприцепов -еврофур, как на открытых полуприцепах, так и на затентованных. При сборке бетонного завода блочно-мо-дульной компоновки не используется сварка, все блоки и узлы крепятся на разъемных болтовых соединениях. Время монтажа сокращено за счет использования штепсельной коммутации электросистемы, а так-

же фланцевых и гибких шланговых соединений трубопроводов.

Развитие блочно-модульных рас-творобетонных узлов (РБУ) позволяет объединить достоинства как стационарных, так и мобильных РБУ. Данный тип оборудования, имея свою нишу, пока еще не представлен на рынке бетоносмесительных узлов в РБ. При правильном маркетинге возможно значительно увеличить долю блочно модульных РБУ в общем числе установок, продаваемых на территории нашей республики. Вторым преимуществом блочно-модульной компоновки является полная комплектация отдельных модулей на заводе-изготовителе, что исключает проведение дополнительных работ по монтажу (прокладка кабелей, отопление и др.) и позволяет свести к минимуму пусконаладочные работы. Важной является и гибкость компоновки, поскольку каждый модуль -это законченное изделие и выполняет отдельную функцию: можно скомпоновать завод необходимой конфигурации и производительности.

Основные блоки (модули), входящие в состав РБУ. В ходе разработки различных модификаций растворобетонных комплексов блоч-но-модульной компоновки были выделены и разработаны отдельные универсальные модули, используемые во всех модификациях раство-робетонных комплексов.

Рис. 1. Бетоносмесительный модуль: 1 - выгружной лоток; 2 - загруж-ной лоток; 3 - бетоносмеситель; 4 - дозатор цемента; 5 - каркас; 6 - дозатора воды

Бетоносмесительный модуль.

Представляет собой сварной каркас (рис. 1) 3000x2500x2600 мм. Рама бе-тоносмесительного модуля представляет собой сварную пространственную конструкцию, которая нижней частью посредством болтового соединения крепится к каркасу, а в верхнюю часть вкручиваются три тензометрических датчика. Сверху в каждый тензодатчик вкручен опорный винт. На опорные винты опирается бетоносмеситель принудительного действия БП-1500.

Для дозировки цемента и инертных материалов предусмотрены специальные весовые дозаторы на тензодатчиках. В момент, когда дозаторы заполняются требуемым количеством цемента или инертных мате-

Рис. 2. Модулъ хранения инертных материалов: 1 - рамный каркас; 2 - конвейер-дозатор; 3 - бункер инертных; 4 - емкостъ для воды

ными лебедками, модулем наращивания и регистрами обогрева. В передней части каждого бункера установлен электрический вибратор ИВ-99Б для обрушения слежавшегося материала.

Под бункерами инертных материалов установлен ве-

риалов, тензодатчики подают сигнал совой ленточный конвейер, который в общую электросистему и подача транспортирует и дозирует песок и

прекращается.

Модуль хранения инертных мате

щебень, совместно с бетоносмесителем образует единую весоизмери-

риалов. Представляет собой рамный тельную систему.

каркасразмерами12000*2500*2600 мм.

Модуль хранения цемента. Склад

в котором размещены подряд распо- цемента является технологическим

ложенные три бункера инертных ма- оборудованием и предназначен для

териалов, весовой конвейер подачи хранения цемента. Общий вид скла-

инертных материалов, кубовая ем- да цемента приведен на рис. 3. РБК

кость для хранения воды, система до- может комплектоваться складом це-

зирования воды и ХД (рис. 2).

мента на 16 или 32 т., либо емкостью

Бункеры инертных материалов на 1,5 м3 для разгрузки цемента в

служат для хранения заполнителей мешках. По требованию заказчика

различных фракций. Подача инерт- могут быть разработаны и изготов-

ных материалов в бункеры осущест- лены силосы цемента объемом, от-

вляется фронтальным погрузчиком. личным от указанных. Бункеры к каркасу крепятся жестко Склад цемента представляет со-

на сварку. В зависимости от комплек- бой металлическую емкость (силос),

тации, бункеры могут комплекто- установленную на опорах. Снабжен

ваться: решетками, крышками с руч- системой загрузки, фильтром, за-

Рис. 3. Общий вид модуля хранения цемента: 1 - силос; 2 - труба задувки цемента; 3 - опорная рама силоса; 4 - фильтр; 5 - лестница; 6 - верхнее ограждение силоса

твором, лестницей, ограждениями и шнековым питателем.

Модификации растворобетонных комплексов блочномодульной компановки. Стационарный вариант универсального РБК блочно-модульной компоновки - это полностью укомплектованные производства бетона с большой мощностью, которые производят смеси как для собственных нужд, так и для выдачи товарного бетона. К основным достоинствам стационарных РБК можно отнести большие объемы выпускаемых бетонных и растворных смесей. Использование на стационарном РБК больших по

объему складов цемента и заполнителей позволяет не зависеть от их поставок и обеспечивать бесперебойную работу бетоносмеситель-ной установки в течение длительного периода времени.

Недостатком стационарных РБК является сравнительно длительный срок ввода комплекса в эксплуатацию. Это связано с тем, что стационарный завод занимает значительную площадь и представляет собой капитальное строение. Это требует выполнения на должном уровне конструкторской и проектной документации. Монтаж занимает длительное время ввиду индивидуальности каждого собираемого комплекса.

С целью сокращения сроков разработки конструкторской и проектной документации, а также монтажа была разработана концепция блочно-мо-дульной компоновки, согласно которой стационарный РБК собирается из отдельных конструктивно и функционально законченных модулей (типовых частей), которые выполняют основную технологическую цепочку по выпуску бетонорастворных смесей, могут быть дополнены отдельными нетиповыми

модулями, проектируемыми под конкретные нужды заказчика. При таком варианте компоновки при серийном производстве РБК конструкторская документация разрабатывается только на нетиповые узлы, что значительно сокращает время разработки самого РБК.

Пример стационарного РБК, который выполнен по блочно-модульной схеме, приведен на рис. 4.

РБК блочно-модульной компоновки данной модификации имеет габаритные размеры в плане 40,5^7,6 м, высоту по бетоносмеситель-ному модулю 8,8 м и высоту по силосам цемента 14,9 м. Со-

Таблица 1

Технико-экономические показатели стационарного РБК

Параметр Показатель

Производительность, м3/ч 40

Исполнение, тип Блочно-модульное

Управление, тип Автоматическое с возможностью ручного

Тип смесителя Тарельчатый, одновальный БП1500

Объем по загрузке, л 1500±150

Объем по выгрузке, л: бетонной 1000±100

растворной 1100±110

Крупность заполнителя (не более), мм 70

Бункеры инертных материалов, м3 3x20

Бункеры для цемента, м3 2x26

Объем емкости для воды, м3 1x3

Объем емкости для ХД, м3 3x1

Рис. 4. Общий вид стационарного растворобетонного комплекса: 1 - модулъ хранения цемента; 2 - бето-носмесителъный модулъ; 3 - модулъ подачи инертных материалов; 4 - модулъ хранения инертных материалов

Предел взвешивания/погрешность, кг: инертных материалов цемента воды и ХД 2100/±2,1 600/±6 300/±3

Габаритные размеры, мм:

длинна 40500

ширина 7600

высота 14900

Общее энергопотребление, кВт 100

стоит РБК из четырех модулей (рис. 4). Дополнительно поставляются модуль хранения и приготовления химических добавок (как жидких, так и порошкообразных), модуль операторской.

Мощность РБК составляет 40 м'/ч. Установленная мощность оборудования, потребляющего электроэнергию, - 100 кВт. Предназначен для заводов ЖБК и КПД, а также производственных баз. Основные технико-экономические показатели РБК представлены в табл.1.

Представленный на рис. 4 стационарный вариант РБК блочно-мо-дульной компоновки был разработан по заданию ГНТП для ГУ «Дирекция строительства атомной станции» на закупку технологических линий для получения товарного бетона и раствора на объекте «Объединенная пионерная производственная база строительства АЭС в г.п. Островец Гродненской обл.».

Вариант перебазируемого универсального РБК предназначена для заводов ЖБК и КПД, а также производственных баз и строительных

площадок для приготовления конструкционных тяжелых бетонных смесей по СТБ 1035-96 и растворных смесей по СТБ 1307-2002 различных видов и марок.

РБК имеет габаритные размеры в плане 17,540x2,550 м, высоту по бе-тоносмесительному модулю и модулю хранения инертных материалов 2,600 м и высоту по силосам цемента 8,515 м. Растворобетонный комплекс состоит из четырех модулей (рис. 5). Все модули данного РБК являются типовыми и аналогичны модулям из стационарной модификации за исключением модуля подачи бетонной смеси. Отличаются эти модификации отсутствием наклонной галереи подачи заполнителей, что делает данный вариант менее металлоемким и способным к перебазированию.

Фактическая производительность растворобетонного комплекса по выпуску тяжелых бетонных и растворных смесей составляет 35 м3/ч. Установленная мощность оборудования, потребляющего электроэнергию, составляет 52 кВт. Технико-экономи-

Таблица 2

Технико-экономические показатели перебазируемого РБК

Параметр Показатель

Производительность, м3/ч 35

Исполнение, тип Блочно-модульное

Управление, тип Автоматическое с возможностью ручного

Тип смесителя Тарельчатый, одновальный БП1500

Объем по загрузке, л 1500±150

Объем по выгрузке, л: бетонной растворной 1000±100 1100±110

Крупность заполнителя (не более), мм 70

Бункеры инертных материалов, м3 3x7

Бункеры для цемента, м3 2x26

Объем емкости для воды, м3 1x1

Объем емкости для ХД, м3 3x1 (дополнительный модуль)

Предел взвешивания/погрешность, кг: инертных материалов цемента воды и ХД

3000/±3 600/±6 300/±3

Габаритные размеры, мм: длинна ширина высота 17540 2550 8515

Напряжение питания, В 380

Общее энергопотребление, кВт 52

ческие показатели перебазируемого комплекса приведены в табл. 2.

Достоинствами такой модификации РБК являются меньшая, по сравнению со стационарными, занимаемая площадь; возможность перемещения данного узла на другой объект строительства; быстрый монтаж и демонтаж. Однако, по сравнению со стационарным вариантом, он имеет сниженную производительность. Данная модификация универсального РБК блочно-модульной компо-

новки была разработана по заданию ГНТП и внедрена на производственной базе КУП «Брестский городской ремонтно-строительный трест» и используется для приготовления тяжелых бетонных смесей и строительных растворов при температуре воздуха от минус 25 °С до плюс 40 °С.

Процесс приготовления бетонных смесей и строительных растворов на стационарном и перебазируемом РБК состоит из следующих основных технологических переделов:

• дозирование инертных материалов на ленточном конвейере-дозаторе;

• подача центробежным насосом по трубопроводам ХД и воды из расходных емкостей в совмещенный дозатор;

• подача цемента шнековым питателем в дозатор;

• подача отдозированной части заполнителей в бетоносмеситель;

• перемешивание сырьевых ком_ и ' и

понентов и выдача готовой бетонной смеси в автобетоносмеситель (автосамосвал).

Для обеспечения бесперебойной работы РБК в условиях необходимо

организовать хранение нормативного запаса сырьевых компонентов. Для хранения нормативного запаса инертных материалов на стройплощадке или производственных базах организуется открытый штабельный склад, разделенный на отсеки. Для средней производительности РБК в 35 м3/ч необходим склад емкостью ориентировочно 1600 м', общей площадью при высоте складирования заполнителей до 5м - 400 м2.

Возможны два варианта поставки и хранения цемента: поставка цемента автоцементовозами или в биг-бэгах. В первом случае РБК комплектуются расходными силосами.

Обычно сило-сы изготавливают габаритными для транспортирования автотранспортом, емкостью до 60 т. Число силосов для хранения цемента, прежде всего, определяется ритмичностью поставки цемента, а также рецептурой приготавливаемых

Рис. 5. Общий вид перебазируемого растворобетонного бетонных и рас-

комплекс: творных смесей.

1 - модуль хранения цемента; 2 - бетоносмесительный Во втором случае модуль; 3 - модуль хранения инертных материалов РБК комплек-

туются модулем для растарки биг-бэгов, который представляет собой емкость с системой подачи цемента в дозатор (шнековый питатель или пневмокамерный насос).

Для размещения расходных емкостей воды и ХД, а также системы воздухоснабжения исполнительных механизмов и электрощита РБК комплектуются дополнительными модулями. Автоцементовозы, доставляющие цемент, разгружаются в модуль хранения цемента по маркам. Самосвальный автотранспорт, привозящий инертные материалы, разгружается в соответствующие отсеки открытого штабельного склада по фракциям. Инертные материалы (песок, щебень) с отсеков склада в модуль растворо-бетонного комплекса доставляются ковшовым автопогрузчиком.

Одним из важнейших факторов, влияющих на эксплуатационные показатели здания. его стойкость и долговечность, является качество приготовления бетонной смеси, которое, в свою очередь, зависит от точности дозирования компонентов бетонной смеси. В настоящее время законодательно закреплен способ дозирования компонентов бетонной смеси по массе, при котором необходимое количество того или иного компонента взвешивается в дозаторах, после чего попадает в бетоносмеситель. За процесс дозирования и подачи компонентов бетонной смеси

отвечает система автоматического дозирования и управления (АСДУ). Программой предусмотрена возможность работы по рецептам, заданным оператором и хранящимся в памяти. Также программа позволяет вручную внести корректировку в рецепт, в частности изменить количество воды, с учетом влажности инертных материалов. Отдозированные компоненты бетонной смеси подаются в смеситель: песок и щебень - поочередно конвейером, цемент, вода и ХД - самотеком из дозаторов, которые расположены над смесителем. Программа АСДУ позволяет задавать время перемешивания, что необходимо для обеспечения однородности бетонной смеси.

Завершается процесс приготовления бетонной смеси выгрузкой в автобетоносмесители. Для стационарного РБК высота выгрузки является постоянной величиной, равной 4100 мм, что позволяет беспрепятственно загружать автобетоновозы. Для загрузки автосамосвалов предусмотрен поворотный лоток-удлинитель, позволяющий опустить высоту выгрузки до 2800 мм. В перебазируемом варианте РБК использован модуль подачи бетонной смеси конвейером. Высота выгрузки посредством подъемника может изменяться от 400 до 4000 мм.

Вывод

Блочно-модульная концепция заключается в разработке нескольких

основных функционально и конструктивно законченных модулей технологической цепочки по выпуску растворных и бетонных смесей. На основе этих базовых модулей комплектуется завод заданной конфигурации и производительности путем добавления нетиповых блоков. Конструкторская и проектная документация разрабатывается только на нетиповые модули, что значительно сокращает стоимость и время разработки растворобетонных узлов. Представленные модификации растворо-бетонных заводов блочно-модульной компоновки успешно внедрены на действующих производствах.

Список литературы:

1. Афанасьев, А.А. Бетонные работы / A.A. Афанасьев. - Москва, Высшая школа, 1991. - с. 31, 56-60.

2. Хаютин, Ю.Г. Монолитный бетон / Ю.Г. Хаютин. - Москва, Стройиздат, 1991. -с. 45-50.

3. Гуринович В.Ю. Обоснование решений по комплексной реконструкции производства / Гуринович В.Ю., Леонович С.Н // Вестник БНТУ: Архитектура и строительство. - Минск, 2010. - № 5, с 47-49

4. Баженов Ю.М. Проектирование предприятий по производству строительных материалов и изделий / Ю.М. Баженов, -Москва, Издательство АСВ, 2005, - 472 с.

5. А.С. Стаценко. Технология бетонных работ. - 2-е изд., испр. - Минск. 2006. -239 с

6. Борщев, В.Я. Оборудование для переработки сыпучих материалов / Д.Ю. Снежков, С.Н. Леонович, Ю.И. Лагун // Строительная наука и техника. - № 3 (24). - 2009. -с. 46-52.

7. Леонович С.Н., Основные аспекты экономической эффективности мобильных растворобетонных установок / С.Н. Леоно-вич, С.Л. Карпович // «Перспективы развития новых технологий в строительстве и под готовке инженерных кадров» сборник научных статей, Гродно ГрГУ им. Я.Купалы 2010, с 325-330.

8. Леонович С.Н., Способы снижения стоимости стационарных растворобетонных установок / С.Н. Леонович, С.Л. Карпович / / «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров» сборник научных статей, Гродно ГрГУ им. Я.Купалы 2010, с 330-333.

9. Гуринович В.Ю., Ольгомец А.И. «Перспективы приобъектного приготовления бетонных смесей с использованием мобильных растворобетонных комплексов» Главный инженер в строительстве №1, Минск. - 2013

10. Гуринович В.Ю., Ольгомец А.И. «Основные модификации растворобетон-ных узлов блочно-модульной компоновки» Главный инженер в строительстве №10, Минск. - 2013